DE4021037C2 - Elektrische Bohrmaschine mit Geschwindigkeits- und Drehkrafteinstellmöglichkeit - Google Patents

Elektrische Bohrmaschine mit Geschwindigkeits- und Drehkrafteinstellmöglichkeit

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    • B25B23/141Mechanical overload release couplings

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Bohrmaschine mit einer Einstellmöglichkeit für die Geschwindigkeit und die Drehkraft bzw. das Drehmoment (nachfolgend als Drehkraft bezeichnet) und insbesondere auf eine, die einen einzelnen Stellring verwendet, um die Ausgangsgeschwindigkeit und die Drehkraft einzustellen.
Es stellte sich heraus, daß die Einrichtung zur Einstellung der Geschwindigkeit bei einer herkömmlichen elektrischen Bohrmaschine einen Zugstab bzw. Druckstab verwendet, um die Zahnräder zu wechseln, so daß die Ausgangsgeschwindigkeit eingestellt wird, während ihre Einrichtung zur Regelung der Drehkraft durch einen anderen Druck- bzw. Zugstab eingestellt wird. Da diese beiden Einrichtungen durch zwei separate Knöpfe eingestellt werden, wird die Anwendung sehr unbequem und außerdem der Aufbau kompliziert, wodurch die Kosten steigen und die Wartung schwierig wird.
Es ist bekannt, daß der Eingriff zwischen der Kupplung und dem Antriebszahnrad bei einer herkömmlichen Bohrmaschine erreicht wird, indem Stahlkugeln in die entsprechenden Vertiefungen auf der Innenseite der Kupplung und des Antriebszahnrades eingesetzt werden (siehe Fig. 7), die Fläche dieser Vertiefungen wird jedoch durch die Reibung mit den Stahlkugeln vergrößert, so daß der Eingriff zwischen diesen nicht so fest wie vorher ist und die maximale Ausgangsdrehkraft verringert wird. Wenn diese Vertiefungen durch die Stahlkugeln weiter abgerieben werden, können die Stahlkugeln sogar aus den Vertiefungen herauskommen, und das Antriebszahnrad läuft im Leerlauf, wodurch alle Funktionen der Bohrmaschine verlorengehen. Im Vergleich mit der vorliegenden Erfindung wird die herkömmliche Bohrmaschine leicht abgenutzt, und ihre Herstellung und ihr Zusammenbau sind schwierig.
Für die Vermeidung eines unzulässig hohen Drehmomentes an der Arbeitsspindel ist insbesondere für elektrische Handwerkzeuge aus DE 36 10 820 A1 eine Drehmoment- Abschaltvorrichtung bekannt. In dieser Drehmoment- Abschaltvorrichtung wird bei einer Drehmomentüberlastung die Arbeitsspindel um einen Winkel zu ihrer Normalstellung radial verschoben und dadurch ein Schaltelement betätigt, das den Motor abschaltet. Die die Arbeitsspindel in ihrer Normalstellung haltende Belastungsfeder kann manuell, stufenlos eingestellt werden und somit eine Vielzahl von Drehmomenten verwirklichen. Eine Einstellung der Geschwindigkeit kann aber durch diese Vorrichtung nicht erzielt werden.
Es ist folglich Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Bohrmaschine mit sowohl Geschwindigkeits- als auch Drehkrafteinstellmöglichkeit zu schaffen, welche die obengenannten Nachteile mäßigen oder beseitigen kann.
Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Bohrmaschine mit Geschwindigkeits- und Drehkraftregelung gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
Die beigefügten Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einen Teilschnitt der erfindungsgemäßen elektrischen Bohrmaschine mit Geschwindigkeits- und Drehkrafteinstellmöglichkeit,
Fig. 2 eine auseinandergezogene Darstellung dieser erfindungsgemäßen Bohrmaschine,
Fig. 3 einen Schnitt der relativen Positionen der Bauteile der Bohrmaschine, wenn sie auf geringe Geschwindigkeit eingestellt ist,
Fig. 4 einen Schnitt der relativen Positionen der Bauteile der Bohrmaschine, wenn sie auf hohe Geschwindigkeit eingestellt ist,
Fig. 5 eine Draufsicht des Stellringes der Bohrmaschine,
Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie A-A der Fig. 5,
Fig. 7 eine Vorderansicht der Fig. 5,
Fig. 8 eine Seitenansicht der Fig. 5,
Fig. 9 eine Schnittansicht, die das Eingreifen von Kupplung und Antriebszahnrad bzw. Zahnradsatz (nachfolgend als Antriebs­ zahnrad bezeichnet) der Bohrmaschine zeigt, und
Fig. 10 eine Schnittansicht, die das Eingreifen von Kupplung und Antriebszahnrad bei einer herkömmlichen Bohrmaschine zeigt.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere die Fig. 1 und 2 umfaßt die elektrische Bohrmaschine mit Geschwindigkeits- und Drehkrafteinstellmöglichkeit hauptsächlich einen Stellring 1, einen Mechanismus zur Einstellung der Geschwindigkeit und einen Mechanismus zur Einstellung der Drehkraft.
Der Mechanismus zur Einstellung der Geschwindigkeit umfaßt ein Zahnrad 21, einen stationären Ring 22, ein erstes Zahnrad 23, ein Lager 24, eine Arbeitsspindel 25, einen Stift 26, einen Mitnehmer bzw. eine Schubvorrichtung 27 (nachfolgend als Mitnehmer bezeichnet) und zwei Federn 28 und 29. Die Arbeitsspindel 25 ist mit dem Spannfutter 4 fest verbunden, so daß dieses damit rotiert. Außerdem weist die Arbeitsspindel 25 eine Bohrung 251 zur Aufnahme des Stiftes 26 auf. Das Lager 24 wird verwendet, um die Arbeitsspindel 25 in ihrer Position zu halten. Das erste Zahnrad 23 wird auf die Arbeitsspindel 25 aufgesetzt und weist auf dem Flansch 231 an der linken Seite zwei entgegengesetzte Kerben 232 auf, die dem Stift 26 auf der Arbeitsspindel 25 angepaßt sind. Der stationäre Ring 22 wird auf den Flansch 231 aufgesetzt, und somit kann das erste Zahnrad 23 die Arbeitsspindel 25 antreiben, wodurch das Spannfutter 4 mit hoher Geschwindigkeit rotiert. Das Zahnrad 21 greift drehbar und gleitend in die Arbeitsspindel 25 ein. Der Mitnehmer 27 ist ein umgekehrt U-förmiges Teil mit einem Vorsprung 271, der (in bezug auf Fig. 2) auf der dem Stellring zugewandten Seite angeordnet ist, und mit einem nach außen gerichteten Schenkel 272 und einem nach innen gerichteten Schenkel 273, die sich (unter Bezugnahme auf Fig. 2) von der dem Stellring 1 abgewandten Seite erstrecken, er ist oberhalb des Zahnrades 23 in einer solchen Weise angeordnet, daß die Schenkel 272 und 273 so nahe wie möglich an der Arbeitsspindel 25 liegen, so daß, wenn der Mitnehmer 27 nach links bewegt wird, der Schenkel 272 das Zahnrad 21 ebenfalls nach links drückt, wodurch die Kerben 232 des Zahnrades 23 vom Stift 26 getrennt werden. Folglich treibt das Zahnrad 21 in der Zwischenzeit die Arbeitsspindel 25 nicht an. Wenn der Mitnehmer 27 nach rechts bewegt wird, wird das Zahnrad 21 durch die Feder 28 in eine Rechtsbewegung gedrückt, wodurch der Stift 26 auf der Arbeitsspindel 25 eingreift.
Die Kupplung 35 ist an der Innenseite mit vier Vertiefungen 351 versehen, in denen vier entsprechende Stahlkugeln 37 aufgenommen werden. Das Antriebszahnrad 36 ist an der Innenseite ebenfalls mit vier Vertiefungen 361 versehen, deren Struktur den Vertiefungen 351 ähnlich ist und die vier Stahlkugeln 38 aufnehmen. Wenn das Antriebszahnrad 36 gedreht wird, drücken folglich die Stahlkugeln 38 gegen die Stahlkugeln 37 der Kupplung 35, wodurch sich die Kupplung 35 im Gleichklang mit dem Antriebszahnrad 36 dreht. Da die Stahlkugeln 37 und 38 eine große Härte aufweisen, kann die Lebensdauer der Kupplung und des Zahnrades verlängert werden, wodurch die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Bohrmaschine verlängert wird.
Die Ritzelwelle bzw. Nabe 31 (nachfolgend als Nabe bezeichnet) weist eine Vielzahl von Verzahnungen 311, die in das Zahnrad 21 eingreifen, und ein Zahnrad 312 auf, das in das Zahnrad 23 eingreift. Die linke Seite der Nabe 31 ist durch den Stift 313 mit der Kupplung verbunden, der in einer solchen Weise in die Bohrung 314 eingesetzt wird, daß die Kupplung 35 noch in Längsrichtung bewegt werden kann. Das Druckteil 32 greift in die Nabe 31 ein und drückt über das Kugeldrucklager 33 und die Feder 34 gegen die rechte Seite der Kupplung 35, so daß, wenn das Druckteil 32 nach links gedrückt wird, die Kupplung 35 in einem engen Kontakt mit dem Antriebszahnrad 36 steht. Wenn das Druckteil 32 eine größere Druckkraft ausübt, wird der Eingriff zwischen dem Druckteil 32 und dem Antriebszahnrad 36 fester. Wenn das Druckteil 32 freigegeben wird, wird andererseits der Eingriff zwischen der Kupplung 35 und dem Antriebszahnrad 36 weniger fest. Folglich kann die Ausgangsdrehkraft der erfindungsgemäßen Bohrmaschine einfach durch Drehen des Stellringes 1 eingestellt werden, wobei der äußere Rahmen 13 dieses Stellringes verwendet wird, um die Druckkraft auf das Druckteil 32 einzustellen. Wenn die von der Last geforderte Drehkraft größer als eine bestimmte Ausgangsdrehkraft der Bohrmaschine ist, schlupft die Kupplung 35 und das Antriebszahnrad 36 läuft im Leerlauf, wodurch eine Zerstörung vermieden und die Bohrmaschine als auch der Anwender geschützt werden.
Der Stellring 1 ist drehbar auf der Arbeitsspindel 25 befestigt, er ist mit einer inneren Schaltkurve 12 und einer äußeren Schaltkurve 13 zur Aufnahme des Vorsprunges 271 des Mitnehmers 27 und des schmaler werdenden Endes 321 des Druckteiles 32 versehen. Die innere Schaltkurve 12 wird von einer ersten Kurvenfläche 121 mit gleichmäßiger Höhe, einer zweiten, gegenüber der ersten Kurvenfläche 121 zurückgesetzten, Kurvenfläche 122 mit gleichmäßiger Höhe und einer schrägen Kurvenfläche 123 gebildet, die die erste 121 und die zweite Kurvenfläche 122 verbindet. Die Kurvenflächen 121 und 122 nehmen jeweils einen Bereich von etwa 150° ein. Die äußere Schaltkurve 13 ist aus zwei schrägen Kurvenflächen 131 und einem Stopper 132 zusammengesetzt, der genau gegenüber der schrägen Kurvenfläche 123 der inneren Schaltkurve 12 angeordnet ist. Wenn folglich die erste Kurvenfläche 121 der inneren Schaltkurve 12 gegen den Vorsprung 271 des Mitnehmers 27 drückt, wird das Zahnrad 21 von der Arbeitsspindel 25 weggedrückt. In der Zwischenzeit wird das Zahnrad 23 durch die Rückstellkraft der Feder 29 fest mit dem Stift 26 verbunden, und somit rotiert die Bohrmaschine mit hoher Geschwindigkeit. Wenn der Stellring 1 gedreht wird, bewegt sich die erste Kurvenfläche 121 der inneren Schaltkurve 12 entlang des Vorsprunges 271 des Mitnehmers 27 und die schräge Kurvenfläche 131 der äußeren Schaltkurve 13 drückt gegen das Ende 321 des Druckteiles 32, wodurch die Ausgangsdrehkraft eingestellt wird. Wenn der Stellring 1 weitergedreht wird, sinkt der Eingriff zwischen der inneren Schaltkurve 12 und dem Vorsprung 271 des Mitnehmers 27 von der ersten 121 auf die zweite Kurvenfläche 122, so daß die Feder 28 das Zahnrad 21 in Richtung des Spannfutters 4 drückt, wodurch das Zahnrad 21 mit der Arbeitsspindel 25 in Eingriff steht und die Bohrmaschine mit geringer Geschwindigkeit rotiert. Gleichzeitig wird der Stellring 1 gedreht, die schräge Kurvenfläche 131 der äußeren Schaltkurve 13 drückt das Ende des Druckteiles 32, so daß die Ausgangsdrehkraft eingestellt wird. Zusätzlich kann der Stellring 1 einen mit einer Skala versehenen Ring aufweisen, so daß die Ausgangs­ geschwindigkeit und -drehkraft angezeigt werden.
Folglich kann die Ausgangsgeschwindigkeit und -drehkraft der erfindungsgemäßen Bohrmaschine einfach durch Drehen des Stellringes eingestellt werden. Dabei kann die Ausgangsdrehkraft unabhängig davon eingestellt werden, ob die Bohrmaschine mit hoher oder geringer Geschwindigkeit arbeitet.

Claims (2)

1. Elektrische Bohrmaschine mit
- einem Motor (5), durch den eine Arbeitsspindel (25) in Umdrehung versetzbar ist, an deren einem Ende ein Spannfutter (4) angeordnet ist und die eine Radialbohrung (251) zur Aufnahme eines Stiftes (26) aufweist, wobei auf der Übertragungswelle (25) ein erstes Zahnrad (23) axial verschiebbar angeordnet ist, das auf einer Seite einen Flansch (231) mit zwei Kerben (232) aufweist, in die der Stift (26) eingreifen kann, und auf der Übertragungswelle (25) ein zweites Zahnrad (21) drehbar und gleitend angeordnet ist, das auf einer Seite zwei Kerben aufweist, in die der Stift (26) eingreifen kann, gekennzeichnet durch
  • - einen Mitnehmer (27) mit einem Vorsprung (271) an einem Ende sowie einem nach außen und einem nach innen gerichteten Schenkel (272, 273) am anderen Ende, wobei der Mitnehmer bezogen auf die Übertragungswelle (25) in radialer Richtung außerhalb des ersten Zahnrades (23) so angeordnet ist, daß die Schenkel (272, 273) möglichst dicht an die Übertragungswelle (25) heranreichen,
  • - die Arbeitsspindel (25) umschlingende Federn (28, 29), die die beiden Zahnräder (21, 23) in Eingriff mit dem Stift (26) zwingen,
  • - ein vom Motor (5) angetriebenes Antriebszahnrad (36), das eine Vielzahl von Vertiefungen (361) aufweist, in denen jeweils eine Kugel (38) aufgenommen ist,
  • - eine Kupplung (35), die eine Vielzahl von Vertiefungen (351) aufweist, in denen jeweils jeweils eine Kugel (37) aufgenommen ist und die den Vertiefungen (361) des Antriebsrahnrads (36) entsprechen,
  • - eine Ritzelwelle (31), deren Verzahnung (311) mit dem zweiten Zahnrad (21) kämmt, auf der ein weiteres Ritzel (312) sitzt, das mit dem ersten Zahnrad (23) kämmt, und die mit der Kupplung (35) verbunden ist,
  • - ein Druckteil (32), das auf der Ritzelwelle (31) angeordnet ist,
  • - zwischen der Kupplung (35) und dem Druckteil (32) angeordnete elastische Teile (33, 34) und
  • - einen Stellring (1), der drehbar auf der Arbeitsspindel (25) angeordnet ist und an seiner getriebeseitigen Stirnfläche eine innere (12) und eine dazu konzentrisch angeordnete äußere Schaltkurve (13) aufweist, gegen die der Mitnehmer (27) mit seinem Vorsprung (271) und das Druckteil (32) mit seinem Ende (321) anliegen.
2. Elektrische Bohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schaltkurve (12) des Stellringes (1) eine erste Kurvenfläche (121) mit gleichmäßiger Höhe, eine zweite gegenüber der ersten Kurvenfläche (121) zurückgesetzte Kurvenfläche (122) mit gleichmäßiger Höhe und eine Schräge (123) aufweist, die die erste (121) und die zweite Kurvenfläche (122) jeweils einen Bereich von etwa 150° einnehmen und die äußere Schaltkurve (13) des Stellringes (1) zwei schräge Kurvenflächen (131) aufweist.
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